Диффузионно-тензорная визуализация (ДТВ, DTI), или МР трактография — методика, позволяющая оценить диффузию молекул воды вдоль миелиновой оболочки нервных волокон и получить информацию о связях между различными отделами головного мозга и целостности проводящих путей (нервных трактов, пучков нервных волокон).
Анатомия.
Проводящие пути –цепь нейронов, соединяющих функционально однородные участки серого вещества в ЦНС, занимающих в белом и сером веществе головного и спинного мозга определенное место и проводящих одинаковый импульс.
Проводящие пути являются частью сложных рефлекторных дуг, которые соединяют между собой различные отделы центральной нервной системы и обеспечивают двухстороннюю функциональную связь между отдельными структурами головного и спинного мозга. Они отличаются многочисленностью, сложностью строения и надежностью функционирования.
В зависимости от величины, формы и направления нервного импульса проводящие пути получают название: путь (tractus), пучок (fasciculus), волокна (fibrae), спайка (commissura), петля (lemniscus) или лучистость (radiatio).
Все проводящие пути ЦНС подразделяют на три группы:
1. Проекционные.
2. Комиссуральные.
3. Ассоциативные.
В процессе становления проводящей системы в онтогенезе первоначально формируются проекционные пути, а затем комиссуральные и ассоциативные.
Ассоциативные проводящие пути соединяют участи коры в пределах одного полушария.
Различают:
А. Короткие волокна, дугообразные волокна, fibrae arcuatae cerebri, которые соединяют корковые поля соседних извилин.
Б. Длинные волокна, которые соединяют корковые поля отдаленных извилин (верхний продольный пучок, fasciculus longitudinalis superior, нижний продольный пучок, fasciculus longitudinalis inferior, пояс, cingulum, крючковидный пучок, fasciculus uncinatus).
Коммиссуральпые пути соединяют симметричные части правого и левого полушарий. К ним принадлежат:
1. Мозолистое тело, corpus callosum.
2. Передняя спайка, commissura anterior. Относится к обонятельному мозгу.
3. Спайка свода, commissura hippocampi (fornicis). Соединяет корковые поля гиппокампа правого и левого полушарий.
4. Задняя спайка, comissura posterior.
5. Спайка поводков, comissura habenulare.
6. Межталамическое сращение, adhesio intertalamica.
Проекционные пути соединяют кору с подкорковыми образованиями головного мозга и спинным мозгом.
Проекционные проводящие пути связывают кору головного мозга с его нижележащими отделами (короткие проводящие пути) и со спинным мозгом (длинные проводящие пути).
По направлению проведения нервного импульса проекционные пути подразделяют на две группы:
• афферентные(восходящие, центростремительные, чувствительные), которые проводят нервный импульс от рецепторов, воспринимающих информацию из внешнего мира или внутренней среды организма к различным отделам головного мозга и к коре полушарий;
• эфферентные(нисходящие, центробежные, двигательные), передающие импульс от коры головною мозга и других его отделов на периферию.
Диффузионно-тензорная визуализация (ДТВ, DTI), или МР трактография — методика, позволяющая оценить диффузию молекул воды вдоль миелиновой оболочки нервных волокон и получить информацию о связях между различными отделами головного мозга и целостности проводящих путей (нервных трактов, пучков нервных волокон).
МР трактография — это диффузионно-взвешенная МРТ проводящих путей центральной нервной системы.
Трактография — дополнение к стандартным методам ДВ МРТ, позволяющее получить более детальную информацию об ориентации и кривизне (угле наклона) проводящих путей белого вещества при прохождении через весь головной мозг. При этом для построения траектории диффузии воды по волокнам проводящих путей используется как матрица числовых значений, так и векторы диффузии воды. Траектории изображаются графически в виде пучка кривых. Кроме того, есть методы, позволяющие на основе диффузионной информации построить карты, в которых цветом обозначена ориентация волокон белого вещества. Как правило, при его повреждении повышается диффузия и изменяется направление движения молекул воды. Считается, что по таким изменениям диффузии можно выявить поражение аксонов, а также оценить выраженность демиелинизации, глиоза или других патологических процессов.
Протокол исследования
Трактографию проводят на МР-томографах с силой поля 1,5-3 Тл. Это выглядит так: используется многоканальная (не менее 6 каналов) фазированная поверхностная катушка для головного мозга. Для ДВ МРТ применяют спин-эхо и эхо-планарную последовательность (single-shot spin-echo echo-planar imaging). Для коррекции двигательных артефактов используют эхо-навигатор. Применяется методика параллельной томографии (например, SENSE) с фактором 2-4. Количество срезов — 96. Они ориентированы перпендикулярно линии, соединяющей переднюю и заднюю спайки мозга. Толщина среза — 2,3 мм, промежуток между ними — 0, поле изображения — 220 мм, время повторения (TR) — 6,599-8,280 мс, время эхо (ТЕ) — 70 мс, количество у среднений — 2, коэффициент диффузии (Ь) — 600 с/мм2. Время исследования — около 9 минут.
Обработка данных
Реконструкцию трактограмм проводят с использованием специального программного обеспечения. После получения МР-изображений исследователь, знакомый с анатомией и физиологией головного мозга, выделяет область интереса, в которой будет проводиться реконструкция трактограмм (например, кортикоспинальный тракт на аксиальных изображениях, мозолистое тело на сагиттальных). В результате получаются векторные карты, в которых направление диффузии кодируется цветом: чаще всего красным обозначается движение воды «вправо-влево» (х-элементы), зеленым — «вперед-назад» (у-элементы), синим — «вверх-вниз» (z-элементы). На их основе создаются трехмерные изображения трактов (рис. 3).
Рисунок №1
Диффузионная МРТ.
а — диффузионно-взвешенное изображение; б — диффузионная цветовая карта на этом уровне.
Рисунок №2
Рисунок, на котором изображены кортикоспинальные волокна и волокна мозолистого тела в норме.
Рисунок № 3, 4
Трактограммы мозга здорового добровольца
Первый ряд изображений — область пересечения волокон мозолистого тела и путей, идущих к переднему бедру внутренней и наружной капсул; Второй ряд изображений — таламокортикальные и кортикоталамические соединения префронтапьной коры; Третий ряд изображений — разделение свода мозолистого тела на волокна, идущие к правой и левой височной доле В каждом случае область интереса (ROI) обозначена желтой точкой на изображениях в левом столбце. В среднем изображены проекции трактограмм на области мозга. В правом столбце приведены увеличенные изображения фрагментов проводящих путей
Рисунок №5
Структурная и функциональная реорганизация у пациента после инсульта. ДТИ реконструкция кортикоспинального пути. Структурная асимметрия.
Рисунок №6
Представлена трактография при различных нейродегенеративных расстройствах, влияющих на познание.
Рисунок №7
Патологические изменения проводящих путей при опухоли головного мозга.
Источник:
- Журнал — Lancet
Diffusion-based tractography in neurological disorders: concepts, applications, and future developments.
Olga Ciccarelli, Marco Catani, Heidi Johansen-Berg, Chris Clark, Alan Thompson - Neurology India
Diffusion tensor imaging: A colorful collage or a clinical tool?
TOPIC OF THE ISSUE-EDITORIAL
Year : 2010 | Volume : 58 | Issue : 6 | Page : 877-878 - Трактография головного мозга: метод визуализации проводящих путей на основе диффузионно-взвешенной магнитно-резонансной томографии. М.К.Устюжанина, В.Е.Синицын
- Radiomed